中国建筑第二工程局有限公司
China Construction Second Engineering Bureau LTD.
中国光大银行天津后台服务中心项目
利用BIM技术优化支撑体系
选题类型 ：创新型
成果编写者：中建二局光大银行QC小组
编写日期 ： 2014年5月
o 成果发布内容-目录
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o 一、工程概况
o 1.1 工程概况
中国光大银行天津后台服务中
心项目总建筑面积约为15万平方
米，地上6-11层，地下1层。
质量目标：确保“国家优质工程
奖”争创“鲁班奖”。
名词解释：
BIM全称：（Building
Information Modeling ）建筑
信息模型
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o 一、工程概况
o 1.2 支撑体系设计概况
支撑环梁：南北宽最大173米，东西最长
309米，采用两个大圆形环梁支撑，水平支
撑梁高800mm，最大梁宽达3.4米，最大圆
环直径达143米；
本工程开挖面积约为4.2万平方米；支
撑环梁是天津市在施项目中最大圆形环梁
支撑。
173m 309m
宽3.4m
143m
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o 一、工程概况
室外地坪-0.9m
o 1.3 支护体系设计概况 支护体系顶标高-1.9m
支护桩：原设计采用13.5米长直径
700mm双轴水泥土搅拌桩止水帷幕+21
米长直径900mm混凝土灌注桩支护体
系。自然地坪标高为-0.9米，支护体
系顶面标高为-1.9米。
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o 二、QC小组概况
小组名称 中建二局光大银行QC小组 小组注册编号 CSCEC-GDYH-2013-01
活动时间 2012.7 -2013.6 活动频次 2次/周
课题名称 利用BIM技术优化支撑体系 课题类型 创新型
TQC教育时间 94小时 QC小组出勤率 100%
成 员 构 成
序号 姓名 性别 年龄 学历 职称 组内职务及分工
组织协调，资源调配，课
1 边 可 男 42 研究生 组长 高级工程师
题可行性分析研究
技术攻关，与设计院对接
2 杨建文 男 33 本科 副组长 工程师
沟通，
3 宋 胤 男 27 本科 组员 助理工程师 BIM模型整合，审查
4 高铁男 男 26 专科 组员 助理工程师 BIM模型建立，数据录入
5 万 健 男 28 本科 组员 工程师 实施过程质量控制及验收
6 孙卫健 男 40 本科 组员 工程师 方案实施，资源组织
7 贾丽娟 女 30 本科 组员 助理工程师 资料收集、整理、归档
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o 三、选题理由
o 因原场地上部为1000mm厚杂填土，应业主要求全部挖运出场，标高降低后原方案作用于
理由1 支护桩的土压力将减少。
o 由于原设计不了解场地情况及后续施工因素，造成场地利用不合理，后续工程无法正常
理由2 施工。
oBIM技术能全面仿真模拟工程施工过程中的各道工序、工况和各专业间的衔接、配合、踫
撞等，本项目配有技术力量强大的BIM团队，充分发挥科技力量，以最佳性价比完成基坑
理由3 支护任务。
o 整个工程地基全部处于软土地基范围，且开挖过程全部在雨季施工，工期紧任务重。
理由4
o 地下室支撑体系作为本项目最大的措施费用支出，通过方案优化，降低成本投入。
理由5
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o 三、选题理由
此次活动的课题为：
利用BIM技术优化支撑体系
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o 四、设定目标
课题目标：选择一种合理的优化方案，满足支撑体系的使用要求
支撑体系满足安全要求下 降低成本300万元
方便后续工程正常施工 缩短工期15日历天
（整体基坑措施费用的5%）
设定目标
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o 五、提出并确定方案
5.1提出方案：
QC小组成立后，通过多次组织学习，结合本工程的实际情
况，采用头脑风暴法，集思广益，归纳总结出以下三种方案：
方案一 方案二 方案三
o 提出原有方案 ? br>现场施工的问 三维图形绘制， 信息模型，通
题，反馈至设 通过人工核查 过施工模拟及
计人员，由原 施工过程的问 受力分析，提
设计进行修改。 题进行修改。 出最优方案。
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o 五、提出并确定方案
5.2方案对比分析：
备选方案 优点 缺点 分析结论
因设计人员对现场不熟
原设计对整体基坑 只是提出问题，而不能提出解 悉，同时也不了解我方
方案一 的受力分析比较清 决问题的方案，违背了基本的 后续的场平布置，无法
楚 工作原则。 给出最合理的方案
（不选择）
可以直观查看支撑体系
情况，确没有所需要的
直观的展现支撑体 无法模拟施工作业情况，无法
方案二 信息，无法进行受力分
系的情况。 详细分析出各阶段存在的问题
析。
（不选择）
能进行详细的施工
通过BIM模型的数据信息
模拟，分析各阶段 国内无利用BIM技术进行基坑
方案三 进行详细的受力分析，
的受力情况，设计 支护体系优化的记录
（选择）
出最佳方案
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o 五、提出并确定方案
5.3方案细化：
利用BIM技术建立支撑体系及周边工况模型，利用BIM的4D模
拟技术模拟施工过程情况（视频1），经核查发现以下几项问题：
出现问题 解决方案
当现场基坑四周室外地坪降低后，支护桩的土 1、利用支护桩自身的抗弯性能，降
1 压力将减少。 低支撑梁标高。
2、因土压力减小而减少桩长、桩径。
根据施工需要，现场必须设置环形施工道路， 1、现场6m宽施工道路西侧距离基
因西侧空间较小，道路将对基坑增加荷载，所 坑1.5m。以支护体系受力分析时应对四周支护桩设计予 2、根据荷载分析西侧支护桩径及桩
以区分。 长，并控制道路荷载。
基坑东侧、南侧、北侧空间比较宽裕有条件设 1、设置卸土区，继续降低支护桩的置卸土区（降低标高，减少土压力。） 土压力，同时减少桩长、桩径。
在土方开发过程中因局部支撑梁杆件较密，无 1、在支撑梁杆件较密部位减少支撑
4 法保证整体环形开挖，易对圆形环梁造成受力 梁，保证圆形环梁在开挖过程受力
不均现象。 均匀。
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o 五、提出并确定方案
5.3方案细化：
利用BIM技术建立支撑体系及周边工况模型，利用BIM的4D模
拟技术模拟施工过程情况（视频1），经核查发现以下几项问题：
出现问题 解决方案
当现场基坑四周室外地坪降低后，支护桩的土 1、利用支护桩自身的抗弯性能，降
1 压力将减少。 低支撑梁标高。
2、因土压力减小而减少桩长、桩径。
根据施工需要，现场必须设置环形施工道路， 1、现场6m宽施工道路西侧距离基
因西侧空间较小，道路将对基坑增加荷载，所 坑1.5m。以支护体系受力分析时应对四周支护桩设计予 2、根据荷载分析西侧支护桩径及桩
以区分。 长，并控制道路荷载。
基坑东侧、南侧、北侧空间比较宽裕有条件设 1、设置卸土区，继续降低支护桩的置卸土区（降低标高，减少土压力。） 土压力，同时减少桩长、桩径。
在土方开发过程中因局部支撑梁杆件较密，无 1、在支撑梁杆件较密部位减少支撑
4 法保证整体环形开挖，易对圆形环梁造成受力 梁，保证圆形环梁在开挖过程受力
不均现象。 均匀。
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o 五、提出并确定方案
5.3方案细化：
方案 BIM模拟 细化方案
利用支护桩自身的抗弯性 视频2 支撑体系标高降低，由-1.9m降至-3.7m；
1、
能，降低支撑梁标高。
视频3 南侧、东侧、北侧有条件下降低土层标
因土压力减小而减少桩长、
2、 高，支护桩径由900mm减小至700mm；桩
桩径。
长调整为20.5、16.5米，间隔布置。
现场施工道路西侧距离基
西侧支护桩径为900,桩长21.8m，经过
3 坑1.5m；需要控制道路
受力分析后对道路运输荷载不大于70T。
运输荷载。
局部支撑斜梁采用小圆型环梁，增加支
减少支撑体系的斜拉杆，
4、 视频4 撑梁之间的空隙，方便后续开挖过程，
保证环形支撑梁受力平衡。
同时减少支撑格构柱。
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o 五、提出并确定方案
5.3方案细化：
方案 BIM模拟 细化方案
利用支护桩自身的抗弯性 视频2 支撑体系标高降低，由-1.9m降至-3.7m；
1、
能，降低支撑梁标高。
视频3 南侧、东侧、北侧有条件下降低土层标
因土压力减小而减少桩长、
2、 高，支护桩径由900mm减小至700mm；桩
桩径。
长调整为20.5、16.5米，间隔布置。
现场施工道路西侧距离基
西侧支护桩径为900,桩长21.8m，经过
3 坑1.5m；需要控制道路
受力分析后对道路运输荷载不大于70T。
运输荷载。
局部支撑斜梁采用小圆型环梁，增加支
减少支撑体系的斜拉杆，
4、 视频4 撑梁之间的空隙，方便后续开挖过程，
保证环形支撑梁受力平衡。
同时减少支撑格构柱。
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o 五、提出并确定方案
5.3方案细化：
方案 BIM模拟 细化方案
利用支护桩自身的抗弯性 视频2 支撑体系标高降低，由-1.9m降至-3.7m；
1、
能，降低支撑梁标高。
视频3 南侧、东侧、北侧有条件下降低土层标
因土压力减小而减少桩长、
2、 高，支护桩径由900mm减小至700mm；桩
桩径。
长调整为20.5、16.5米，间隔布置。
现场施工道路西侧距离基
西侧支护桩径为900,桩长21.8m，经过
3 坑1.5m；需要控制道路
受力分析后对道路运输荷载不大于70T。
运输荷载。
局部支撑斜梁采用小圆型环梁，增加支
减少支撑体系的斜拉杆，
4、 视频4 撑梁之间的空隙，方便后续开挖过程，
保证环形支撑梁受力平衡。
同时减少支撑格构柱。
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o 五、提出并确定方案
5.3方案细化：
方案 BIM模拟 细化方案
利用支护桩自身的抗弯性 视频2 支撑体系标高降低，由-1.9m降至-3.7m；
1、
能，降低支撑梁标高。
视频3 南侧、东侧、北侧有条件下降低土层标
因土压力减小而减少桩长、
2、 高，支护桩径由900mm减小至700mm；桩
桩径。
长调整为20.5、16.5米，间隔布置。
现场施工道路西侧距离基
西侧支护桩径为900,桩长21.8m，经过
3 坑1.5m；需要控制道路
受力分析后对道路运输荷载不大于70T。
运输荷载。
局部支撑斜梁采用小圆型环梁，增加支
减少支撑体系的斜拉杆，
4、 视频4 撑梁之间的空隙，方便后续开挖过程，
保证环形支撑梁受力平衡。
同时减少支撑格构柱。
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o 五、提出并确定方案
-1.9m
o 5.4 最终确定实施方案：
优化方案为： o900
1、支撑体系标高降低，由-1.9m降至-3.7m；
2、地面标高降至-1.9米，基坑除西侧以外
设置5米宽卸土区，卸土区地面标高降至-
2.4米。支护桩径由900mm减小至700mm；桩
长调整为20.5、16.5米，间隔布置。
3、局部支撑梁优化为受力更合理的小圆形
环梁，同时减少支撑格构柱。 -3.7m
此方案经天津建科委专家论证后通过。
o700
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o 五、提出并确定方案
5.5方案细化后出现的问题：
方案 预测的问题
土方开挖工序调整，先土方开挖后再进
1 支撑体系标高降低，由-1.9m降至-3.7m； 行环梁支撑的施工。
支撑体系与支护桩接触部位需要加强
南侧、东侧、北侧支护桩径由900mm减小 东侧、北侧、南侧直接减少桩径出现受至700mm； 力不够
单桩受力不够，出现局部断桩现象
南侧、东侧、北侧桩长调整为20.5、16.5米，间隔布置。
整体受力不够，出现基坑倾覆现象
西侧支护桩径为900,桩长21.8m，经过受 可能出现道路运输荷载超过支护桩承受力分析后对道路运输荷载不大于70T。 荷载
局部支撑斜梁采用受力更合理的小圆型
减少支撑梁是否局部打破内支撑梁的受
5 环梁，增加支撑梁之间的空隙，方便后
力平衡
续开挖过程，同时减少支撑格构柱。
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o 五、提出并确定方案
总体方案实施需解决的细部问题及优化
序 方案中可能
分析 结论
号 出现的问题
土方开挖工序调整，先土方开挖后 调整工序，不影响整体施工
1 非关键技术节点
再进行环梁支撑的施工。 工期
支撑体系与支护桩接触部位需要加
2 采用增加钢板箍容易解决 非关键技术节点
强
西侧可能出现道路运输荷载超过支 因车辆运输荷载不一，容易
3 关键技术节点
护桩承受荷载 出现荷载过大问题
东侧、北侧、南侧直接减少桩径出 减少桩径后刚度降低会出现 关键技术节点现局部受力不够 受力不够
经过计算支护桩整体受力符 非关键技术节点单桩受力不够，出现局部断桩现象 合要求
经过计算支护桩下端的被动 非关键技术节点整体受力不够，出现基坑倾覆现象 土压力符合要求
减少支撑梁是否局部打破内支撑梁 局部减少支撑梁容易出现受
7 关键技术节点
的受力平衡 力不均问题
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o 六、制定对策
针对3条关键点，我QC小组采用“5W1H”的方法，对每一个关键点分
别进行研究，明确目标，制定了对策、措施、明确责任人和时间。
序 需解决问 责任 地
对策 目标 措施 时间
号 题 人 点
经计算，需控制
运输荷载小于 增强道路刚度，
西侧可能出现 运输荷
75T，同时加强 增加道路与支护 2012年7月
1 道路运输荷载 载小于 万健 现场
道路自身刚度并 桩的联接，控制 20日
超过支护桩承 70T
受荷载 增加道路与支护 运输车辆荷载。
桩之间连接。
东侧、北侧、 在三面设置卸土
减少支护桩的主 降低土 2012年7月
2 南侧直接减少 区，减小土方侧 孙卫健 现场
动土压力 方标高 20日
桩径出现局部 压力
受力不够
减少支撑梁是 选择合理的受力 达到横 采用受力更合理
2012年7月
3 否局部打破内 措施确保整体受 向受力 的小圆形环梁替 孙红刚 现场
20日
支撑梁的受力 力平衡 平衡 代原有支撑梁
平衡
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o 七、对策实施
o 7.1 实施措施一：
1、增加道路刚度，因现场土质较差，将地表土层挖除后，其下方土层中
的潜水要及时排走，临时道路处采用铺垫废桩头加固并铺垫一层碎石，
利用废旧钢筋编网浇筑200mm厚C20砼作为临时道路。
2、增加道路与支护桩帽梁之间的联接，在帽梁外侧甩出Φ8@200钢筋与
道路钢筋联接并浇筑80厚C20砼，加强支护桩整体强度。
3、控制现场运输车辆荷载，在材料进出场门口设置一台80T地磅。
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o 七、对策实施
o 7.2实施措施二：
1、将基坑外地面标高降至-1.9米，基坑除西侧以外设置5米宽卸土区，卸土
区地面标高降至-2.4米。
2、因现场土质较差，将地表土层挖除后，浇筑50mm厚C15混凝土硬化，避免
雨季雨水冲刷。
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o 七、对策实施
o 7.3 实施措施三：
经过整体受力分析，内支撑经过优化，在杆件较密部位设置4
个小圆型环梁，保证了土方开挖施工，并确保土方开挖阶段整体
内支撑受力平衡。
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o 七、对策实施
基坑支护体系完成俯视照
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o 八、效果检查
o 8.1 社会效益
1、通过此次活动开展，充分体现了BIM技术开拓
性，得到了中国光大银行主管领导的肯定，并对项
目BIM团队进行表彰及奖励。
2、通过此次活动的成功，项目积极进行了总结，
通过局内部BIM大赛平台，将BIM技术在深化设计
方面的经验推广到全局，并代表中建二局参加
2013年度中建第四届项目管理论坛，为在中建各
局中推广奠定了良好基础。
3、并在2013年参加中建协绿色分会的BIM大赛获
得了最佳协同及数据互用三等奖
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o 八、效果检查
o 8.2 经济效益
通过本次QC活动，对基坑支护设计进行了全面优化，在不影响支撑体
系安全使用的提前下，节省了大量的工程措施费用，取得了良好的社会效
益和经济效益。
经核算方案优化前后成本共节约400余万元；整体基坑阶段施工工期节
约了25天。
很好的完成了所设定目标。
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o 九、标准化
通过BIM系统的全面利
用，整合了设计、施工等多
方面资源，是一次成功的合
作，为后续的设计优化积累
了良好的经验。
项目部编制了各专业详
细的BIM应用方案、作业指
导书等，使各专业深化设计
使用BIM技术常态化。
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o 十、体会和下一步打算
10.1、体会
通过本次QC小组创新活动，为项目创造了可观的经济效益同时小组成
员也充分认识到QC小组活动的科学性和必要性；使小组成员树立了勤于思
考、刻苦钻研的工作作风；各小组成员的质量意识、创新精神、QC知识、
团队精神、分析解决问题能力及协调能力都得到了极大地提高。
自我评价雷达图
自我评价
质量意识
序号 项目 120
活动前 活动后
90
1 质量意识 70 95 60
解决问题能力 创新意识
30
2 创新意识 75 963 QC知识 65 95
4 团队精神 80 96
团队精神 QC知识
5 解决问题能力 70 90 活动后
活动前
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o 十、体会和下一步打算
10.2、下一步打算
通过本次QC活动的开展，我们成功的完成了利用BIM技术对支
撑体系的优化，将BIM技术推入到深层次的深化设计阶段，为我局在
以后此类工程中积累了宝贵的经验；
BIM技术在建筑行业的全面应用必将打破多年来固有的行业管
理模式，促进建筑行业从咨询、设计、施工到上下游加工制造等配
套厂商的全面信息数据融合；我们目前对于BIM技术的应用尚处于起
始阶段，下面我们将继续深入开展QC小组活动，将《 BIM技术与二
维码技术在机电管线施工中的综合应用》作为下一个活动课题。
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中建二局光大银行项目部 QC小组
2014年4月